JP5348924B2 - Screw fluid machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive and space-saving screw compressor having a shaft seal structure on the discharge side of a rotor shaft. <P>SOLUTION: This screw fluid machine 1 is provided for compressing object gas or converting expansion force of the object gas into torque by a female-male meshing screw rotor 4 stored in a rotor chamber 3 formed in a housing 2, and is formed by arranging a noncontact seal 15 and a first lip seal 16 in order from the screw rotor 4 side between the screw rotor 4 and a high pressure side bearing 11 of the rotor shaft 7, and is provided with a first communicating hole 22 for communicating a first seal space 18 between the noncontact seal 15 and the first lip seal 16 with a space of useful pressure or less of the first lip seal 16 and a lubricating fluid supply flow passage 24 for supplying a lubricating fluid to the first seal space 18. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、スクリュ流体機械に関する。   The present invention relates to a screw fluid machine.

ロータ室内に収容された雌雄咬合するスクリュロータで対象気体を圧縮するスクリュ圧縮機や、対象気体の膨張を回転エネルギに変換するスクリュエキスパンダなどのスクリュ流体機械は、対象気体を系内に封止、或いは、対象気体に外気などが混入するのを防止するために、ロータ軸のスクリュロータと軸受との間に軸封構造が設けられる。   Screw fluid machines, such as a screw compressor that compresses the target gas with a screw rotor that engages the male and female in the rotor chamber, and a screw expander that converts the expansion of the target gas into rotational energy, seal the target gas in the system. Alternatively, a shaft seal structure is provided between the screw rotor of the rotor shaft and the bearing in order to prevent outside air from being mixed into the target gas.

特許文献1に記載されているように、従来のスクリュ圧縮機では、吸込側の軸封装置としてリップシールが用いられ、吐出側の軸封装置としてメカニカルシールが用いられている。   As described in Patent Document 1, in the conventional screw compressor, a lip seal is used as a suction side shaft seal device, and a mechanical seal is used as a discharge side shaft seal device.

リップシールは安価で省スペースの軸封装置であるが、一般に、封止可能な最大圧力が0.03MPa程度である。このため、リップシールは、高圧となる吐出側では軸封が不十分になったり耐久性が著しく低下するおそれがあるので、低圧の吸込側の軸封にのみ使用可能である。一方、メカニカルシールは、高圧の軸封が可能であるが、非常に高価であると共に設置のためのスペースが大きいという問題がある。   The lip seal is an inexpensive and space-saving shaft seal device, but generally the maximum pressure that can be sealed is about 0.03 MPa. For this reason, the lip seal can be used only for the shaft seal on the suction side of the low pressure because the shaft seal may be insufficient on the discharge side where the pressure is high or the durability may be significantly reduced. On the other hand, the mechanical seal is capable of high-pressure shaft sealing, but has a problem that it is very expensive and requires a large space for installation.

特許文献2には、スクリュロータと軸受との間に、スクリュロータ側にラビリンスシールのような非接触シールを設け、軸受側にリップシールを設け、非接触シールとリップシールとの間の空間を低圧空間に連通させることで、リップシールに過大な圧力が加わらないようにした発明が記載されている。   In Patent Document 2, a non-contact seal such as a labyrinth seal is provided on the screw rotor side between the screw rotor and the bearing, a lip seal is provided on the bearing side, and a space between the non-contact seal and the lip seal is provided. An invention is described in which excessive pressure is not applied to the lip seal by communicating with a low pressure space.

しかしながら、特許文献2の発明でも、対象気体の温度が高い場合、僅かに漏出した高温の対象気体によりリップシールの温度が上昇する。リップシールは、一般に熱膨張率が大きく、シール空間の圧力が上昇しなくても、温度上昇によってロータ軸に対する接触圧力が高くなり、損傷し易くなるという問題がある。
特開2000−45948号公報 特開2007−132243号公報
However, even in the invention of Patent Document 2, when the temperature of the target gas is high, the temperature of the lip seal rises due to the slightly leaked high temperature target gas. Lip seals generally have a large coefficient of thermal expansion, and even if the pressure in the seal space does not rise, there is a problem that the contact pressure against the rotor shaft increases due to temperature rise and is easily damaged.
JP 2000-45948 A JP 2007-132243 A

前記問題点に鑑みて、本発明は、ロータ軸の高圧側に安価で省スペース、且つ、シールが確実な軸封構造を有するスクリュ圧縮機を提供することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a screw compressor having a shaft seal structure that is inexpensive, space-saving, and has a reliable seal on the high-pressure side of a rotor shaft.

前記課題を解決するために、本発明によれば、ハウジングに形成したロータ室内に収容された雌雄咬合するスクリュロータにより対象気体を圧縮、または、前記対象気体の膨張力を回転力に変換するスクリュ流体機械において、前記スクリュロータと前記スクリュロータのロータ軸の高圧側の軸受との間に、前記スクリュロータ側から順に、前記ロータ軸の回転力によって潤滑流体を前記ロータ室側に移動させる螺旋状の溝または突起を有する非接触シールと、第1リップシールとを配設し、前記非接触シールと第1リップシールとの間の第1シール空間を前記第1リップシールの耐用圧力以下の空間に連通させる第1連通孔と、前記螺旋状の溝または突起の途中に潤滑流体を供給して、前記第1シール空間に前記潤滑流体を供給する潤滑流体供給流路とを設けたものとする。 In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a screw that compresses a target gas by a male and female screw rotor housed in a rotor chamber formed in a housing or converts an expansion force of the target gas into a rotational force. in the fluid machine, between the high pressure side of the bearing of the rotor shaft of the screw rotors and the screw rotor, in order from the screw rotor side, move the lubricating fluid into the rotor chamber side by a rotation force of the rotor shaft A non-contact seal having a spiral groove or a protrusion and a first lip seal are disposed, and a first seal space between the non-contact seal and the first lip seal is less than a working pressure of the first lip seal. A first communication hole communicating with the space, and a lubricating flow for supplying the lubricating fluid to the first seal space by supplying a lubricating fluid in the middle of the spiral groove or projection And that provided a supply channel.

この構成によれば、第1連通孔によって第1リップシールに過大な圧力が加わらないようにしながら、さらに、第1シール空間に供給される潤滑流体によって、リップシールを冷却しつつ、リップシールとロータ軸との間の摩擦を低減し、第1リップシールを長寿命化できる。   According to this configuration, while preventing excessive pressure from being applied to the first lip seal by the first communication hole, and further cooling the lip seal with the lubricating fluid supplied to the first seal space, Friction between the rotor shaft and the first lip seal can be extended.

この構成によれば、非接触シールの隙間を潤滑流体で満たして螺旋状の溝または突起により、潤滑流体をロータ室側に移動させる圧力によって対象気体を封止することができるAccording to this configuration, the target gas can be sealed by the pressure that moves the lubricating fluid to the rotor chamber side by filling the gap of the non-contact seal with the lubricating fluid and the spiral groove or protrusion.

また、本発明のスクリュ流体機械において、前記第1リップシールと前記軸受との間に、第2リップシールを配設し、前記第1リップシールと前記第2リップシールとの間の第2シール空間を略大気圧の低圧空間に連通させる第2連通孔を設けてもよい。   Further, in the screw fluid machine of the present invention, a second lip seal is disposed between the first lip seal and the bearing, and a second seal between the first lip seal and the second lip seal. You may provide the 2nd communicating hole which connects space to the low pressure space of substantially atmospheric pressure.

この構成によれば、第1シール空間の圧力が大気圧より高くても、第2リップシールによって対象気体や潤滑流体などを軸受側に流入させないように封止できる。   According to this configuration, even if the pressure in the first seal space is higher than atmospheric pressure, the second lip seal can seal the target gas, the lubricating fluid, and the like so as not to flow into the bearing side.

また、本発明のスクリュ流体機械において、前記対象気体は、蒸気であり、前記潤滑流体は前記対象気体の凝縮水であってもよい。   In the screw fluid machine of the present invention, the target gas may be steam, and the lubricating fluid may be condensed water of the target gas.

この構成によれば、凝縮水の圧力によって潤滑流体をスクリュ流体機械に供給でき、ポンプ等の付帯設備が必要ない。   According to this configuration, the lubricating fluid can be supplied to the screw fluid machine by the pressure of the condensed water, and an incidental facility such as a pump is not necessary.

以上のように、本発明によれば、スクリュ流体機械の高圧側のロータ軸に設けた第1リップシールの直前の第1シール空間に第1連通孔を設けたことで、第1リップシールに過大な圧力が加わらず、第1リップシールを潤滑流体によって潤滑するので、第1リップシール寿命が長い。   As described above, according to the present invention, the first communication hole is provided in the first seal space immediately before the first lip seal provided on the rotor shaft on the high-pressure side of the screw fluid machine. Since the first lip seal is lubricated by the lubricating fluid without applying excessive pressure, the first lip seal life is long.

これより、本発明の実施形態および参考例について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明のスクリュ流体機械の第1参考例であるスクリュ圧縮機1を示す。スクリュ圧縮機1は、ハウジング2のロータ室3内に収容された雌雄咬合する一対のスクリュロータ4で、低圧(たとえば大気圧)の蒸気(対象気体)を(例えば0.5MPaGに)圧縮して吐出するものである。
Embodiments and reference examples of the present invention will now be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a screw compressor 1 which is a first reference example of the screw fluid machine of the present invention. The screw compressor 1 compresses low-pressure (for example, atmospheric pressure) steam (target gas) (for example, to 0.5 MPaG) with a pair of screw rotors 4 that engage in male and female, housed in the rotor chamber 3 of the housing 2. To be discharged.

ハウジング2には、ロータ室3に圧縮すべき蒸気を供給する吸込流路5と、ロータ室3内でスクリュロータ4によって圧縮された蒸気を排出する吐出流路6と、スクリュロータ4のロータ軸7を吸込側および吐出側で、それぞれ、支持および軸封する構造を設置するための軸受軸封空間8,9が設けられている。   The housing 2 includes a suction flow path 5 for supplying steam to be compressed to the rotor chamber 3, a discharge flow path 6 for discharging steam compressed by the screw rotor 4 in the rotor chamber 3, and a rotor shaft of the screw rotor 4. Bearing shaft sealing spaces 8 and 9 are provided for installing a structure for supporting and sealing the shaft 7 on the suction side and the discharge side, respectively.

ロータ軸7は、吸込側の軸受軸封空間8内に設置されたころ軸受10と、吐出側の軸受軸封空間9内に設置された2つの玉軸受11とで回転可能に支持され、吸込側の軸受軸封空間9を貫通して延伸し、不図示のモータに接続される。   The rotor shaft 7 is rotatably supported by a roller bearing 10 installed in the suction-side bearing shaft sealing space 8 and two ball bearings 11 installed in the discharge-side bearing shaft sealing space 9, The bearing shaft sealing space 9 on the side is extended and connected to a motor (not shown).

ころ軸受10の前記モータ側には、モータ側への異物(ころ軸受10のグリスなど)の浸入を防ぐリップシール12が設置され、ころ軸受10のスクリュロータ4側には、ころ軸受10のグリスがスクリュロータ4側に流出しないように封止するリップシール13と、吸込流路5からころ軸受10側に蒸気や潤滑流体が浸入しないように封止するリップシール14とが設けられている。   A lip seal 12 is installed on the motor side of the roller bearing 10 to prevent foreign substances (such as grease on the roller bearing 10) from entering the motor side. On the screw rotor 4 side of the roller bearing 10, grease on the roller bearing 10 is installed. Is provided with a lip seal 13 for sealing so as not to flow out to the screw rotor 4 side, and a lip seal 14 for sealing so that steam and lubricating fluid do not enter the roller bearing 10 side from the suction flow path 5.

スクリュロータ4と玉軸受11との間の吐出側の軸受軸封空間9には、スクリュロータ4側から順に、ラビリンスシール15、第1リップシール16および第2リップシール17が設けられている。ラビリンスシール15は、ロータ軸7に嵌合してロータ軸7とともに回転するロータと、該ロータと接触しないように軸受軸封室9の内壁に嵌合して固定されたステータとからなる公知の非接触シールである。リップシール16は、ラビリンスシール15側からの蒸気の浸入を封止する向きに設置され、リップシール17は、玉軸受11からのグリスなどの流出を防止する向きに設置されている。   A labyrinth seal 15, a first lip seal 16, and a second lip seal 17 are provided in the bearing shaft seal space 9 on the discharge side between the screw rotor 4 and the ball bearing 11 in order from the screw rotor 4 side. The labyrinth seal 15 includes a rotor that is fitted to the rotor shaft 7 and rotates together with the rotor shaft 7, and a known stator that is fitted and fixed to the inner wall of the bearing shaft sealing chamber 9 so as not to contact the rotor. Non-contact seal. The lip seal 16 is installed in a direction to seal the invasion of steam from the labyrinth seal 15 side, and the lip seal 17 is installed in a direction to prevent outflow of grease or the like from the ball bearing 11.

軸受軸封空間9は、第1リップシール16と第2リップシール17とによって区分され、ラビリンスシール15と第1リップシール16との間の第1シール空間18、第1リップシール16と第2リップシール17との間の第2シール空間19、および、第2シール空間19より玉軸受11側の封油空間20に分割されている。   The bearing shaft seal space 9 is divided by a first lip seal 16 and a second lip seal 17, and a first seal space 18 between the labyrinth seal 15 and the first lip seal 16, the first lip seal 16 and the second lip seal 16. A second seal space 19 between the lip seal 17 and an oil seal space 20 closer to the ball bearing 11 than the second seal space 19 are divided.

また、ハウジング2には、リップシール13とリップシール14との間の軸受軸封空間8を外部に連通させる開放流路21と、ラビリンスシール15と第1リップシール16との間の第1シール空間18を大気に開放する第1連通路22と、第1リップシール17と第2リップシール18との間の第2シール空間19を大気に開放する第2連通路23と、第1連通空間に、スクリュ圧縮機1が吐出した蒸気の凝縮水を潤滑流体として供給する潤滑流体供給流路24とが設けられている。   Further, the housing 2 has an open flow path 21 for communicating the bearing shaft sealing space 8 between the lip seal 13 and the lip seal 14 to the outside, and a first seal between the labyrinth seal 15 and the first lip seal 16. A first communication path 22 that opens the space 18 to the atmosphere, a second communication path 23 that opens the second seal space 19 between the first lip seal 17 and the second lip seal 18 to the atmosphere, and a first communication space Further, a lubricating fluid supply passage 24 is provided for supplying the condensed water of the steam discharged from the screw compressor 1 as a lubricating fluid.

ラビリンスシール15は、少しずつ蒸気を第1シール空間18に漏出させる。第1連通路22は第1シール空間18に漏出した蒸気を大気に放出するが、流路抵抗があるために第1連通路22を完全に大気圧にすることはできず、0.02MPaG程度以下に保つ。   The labyrinth seal 15 causes the steam to leak into the first seal space 18 little by little. The first communication path 22 releases the vapor leaked into the first seal space 18 to the atmosphere, but the first communication path 22 cannot be completely brought to atmospheric pressure due to the flow resistance, and is about 0.02 MPaG. Keep below.

一方、スクリュ圧縮機1の吐出した高圧蒸気(0.5MPaG)が需要設備において凝縮した熱水は、例えば、0.4MPaG程度の圧力を有する。このため、この凝縮水は、ポンプなどの設備を設けずとも、第1シール空間18内に供給され得る。そして、過剰な凝縮水は、ラビリンスシール15から漏出した蒸気と共に、第1連通路22を介して外部に放出される。第1連通路22から流出する蒸気および凝縮水は、回収して再利用してもよい。   On the other hand, the hot water in which the high-pressure steam (0.5 MPaG) discharged from the screw compressor 1 is condensed in the demand facility has a pressure of about 0.4 MPaG, for example. Therefore, the condensed water can be supplied into the first seal space 18 without providing a facility such as a pump. Excess condensed water is discharged to the outside through the first communication path 22 together with the steam leaked from the labyrinth seal 15. The steam and condensed water flowing out from the first communication path 22 may be recovered and reused.

このスクリュ圧縮機1では、第1シール空間18に潤滑流体が供給されているので、ラビリンスシール15から乾き蒸気が漏出しても、第1リップシール16とロータ軸7との間に潤滑流体の層を介在させ、第1リップシール16がロータ軸7に対して乾燥状態で接触して摩耗が促進されることがない。また、潤滑流体は、第1リップシール16とロータ軸7の摩擦によって発生する熱を奪い、第1リップシール16が過熱により劣化したり損傷するのを防止する。   In this screw compressor 1, since the lubricating fluid is supplied to the first seal space 18, even if dry steam leaks from the labyrinth seal 15, the lubricating fluid is not allowed to flow between the first lip seal 16 and the rotor shaft 7. The first lip seal 16 does not contact the rotor shaft 7 in a dry state by interposing the layers, and wear is not promoted. Further, the lubricating fluid takes away the heat generated by the friction between the first lip seal 16 and the rotor shaft 7 and prevents the first lip seal 16 from being deteriorated or damaged by overheating.

また、第2シール空間19を第2連通孔23によって大気開放しているので、万一、第1リップシール16のシールが不良となっても、漏出した蒸気等の圧力が大気に放出される。このため、第2リップシール17に逆方向の圧力が加わらず、封油空間20から潤滑油が流出したり、封油空間20に蒸気が侵入したりしない。   Further, since the second seal space 19 is opened to the atmosphere by the second communication hole 23, even if the seal of the first lip seal 16 becomes defective, the leaked pressure such as vapor is released to the atmosphere. . For this reason, the pressure in the reverse direction is not applied to the second lip seal 17, so that the lubricating oil does not flow out of the sealed oil space 20 or the steam does not enter the sealed oil space 20.

図2および3に、本発明のスクリュ流体機械の第2参考例であるスクリュエキスパンダ31の高圧側の軸受軸封構造を示す。スクリュエキスパンダ31は、ハウジング32に形成されたロータ室33にスクリュロータ34が収容され、スクリュロータ34のロータ軸35を、ハウジング32に保持されたころ軸受36および玉軸受37で回転可能に支持している。スクリュエキスパンダ31では、スクリュロータ34ところ軸受36との間に、スクリュロータ34側から順に、ラビリンスシール(非接触シール)38、第1リップシール39および第2リップシール40が配設されている。 2 and 3 show a bearing shaft seal structure on the high pressure side of a screw expander 31 which is a second reference example of the screw fluid machine of the present invention. In the screw expander 31, a screw rotor 34 is accommodated in a rotor chamber 33 formed in a housing 32, and a rotor shaft 35 of the screw rotor 34 is rotatably supported by a roller bearing 36 and a ball bearing 37 held in the housing 32. doing. In the screw expander 31, a labyrinth seal (non-contact seal) 38, a first lip seal 39 and a second lip seal 40 are disposed between the screw rotor 34 and the bearing 36 in order from the screw rotor 34 side. .

ラビリンスシール38は、ロータ軸35との間の隙間が数十μm以下になるように形成された3つのリング38a,38b,38cと、リング38a,38b,38cをハウジング32に気密に押圧する圧縮ばね38d,38eとを有する。ロータ室33から漏出した蒸気は、リング38a,38b,38cとロータ軸35との小さな隙間を通過する度に圧力損失によって減圧される。   The labyrinth seal 38 includes three rings 38a, 38b, and 38c formed so that a gap between the rotor shaft 35 and the rotor shaft 35 is several tens of μm or less, and a compression that hermetically presses the rings 38a, 38b, and 38c against the housing 32. Springs 38d, 38e. The steam leaking from the rotor chamber 33 is decompressed by pressure loss every time it passes through a small gap between the rings 38a, 38b, 38c and the rotor shaft 35.

第1リップシール39および第2リップシール40は、ロータ軸35に嵌装され、ロータ軸35と共に回転するスリーブ41に摺接するようになっている。第1リップシール39は、ロータ室33側からころ軸受36側に漏出した蒸気やその他の異物が侵入するのを防止する方向に取り付けられ、第2リップシール40は、ころ軸受36側から潤滑油等が漏出するのを防止する方向に取り付けられている。   The first lip seal 39 and the second lip seal 40 are fitted on the rotor shaft 35 and are in sliding contact with a sleeve 41 that rotates together with the rotor shaft 35. The first lip seal 39 is attached in a direction to prevent the leakage of steam and other foreign matters from the rotor chamber 33 side to the roller bearing 36 side, and the second lip seal 40 is lubricated from the roller bearing 36 side. Etc. are attached in a direction to prevent leakage.

ハウジング32とロータ軸35との隙間は、ラビリンスシール38の最終段のリング38cと第1リップシール39との間であって、最終段のリング38cを押圧する圧縮ばね38eを包含する第1シール空間42と、第1リップシール39と第2リップシール40との間の第2シール空間43と、ころ軸受36および玉軸受37を包含する封油空間44とに分割されている。そして、ハウジング32には、第1シール空間42の最終段のリング38cの背部に潤滑水(潤滑流体)を供給する潤滑流体供給流路45と、第1シール空間42を大気開放する第1連通孔46と、第2シール空間44を大気開放する第2連通孔47とが形成されている。   The clearance between the housing 32 and the rotor shaft 35 is between the final stage ring 38c and the first lip seal 39 of the labyrinth seal 38 and includes a compression spring 38e that presses the final stage ring 38c. It is divided into a space 42, a second seal space 43 between the first lip seal 39 and the second lip seal 40, and an oil seal space 44 including the roller bearing 36 and the ball bearing 37. The housing 32 has a lubricating fluid supply passage 45 for supplying lubricating water (lubricating fluid) to the back of the last-stage ring 38c of the first seal space 42, and a first communication for opening the first seal space 42 to the atmosphere. A hole 46 and a second communication hole 47 that opens the second seal space 44 to the atmosphere are formed.

本参考例において、第1シール空間42に供給される潤滑水は、図4に示すように、ボイラ48からスチームエキスパンダ31に供給され、スチームエキスパンダ31から吐出された蒸気を熱交換器49で2次利用する際に発生した凝縮水の一部をスチームトラップ50を介して供給したものである。例えば、ボイラ48から約0.8MPaGの蒸気をスチームエキスパンダ31に供給し、スチームエキスパンダ31から約0.3MPaGの蒸気が吐出される場合、熱交換器49の凝縮水も、約0.3MPaGの圧力を有している。また、スクリュエキスパンダ31において、ラビリンスシール38を通過して漏出した蒸気は、第1連通孔46を介して大気開放されるが、第1連通孔45の圧損により、第1シール空間42内の圧力は、約0.02MPaG程度になる。つまり、熱交換器49の凝縮水は、第1シール空間42内の圧力より十分に高い圧力を有しているため、ポンプ等を使用することなく、潤滑流体供給流路45から第1シール空間42内に供給できる。 In this reference example , as shown in FIG. 4, the lubricating water supplied to the first seal space 42 is supplied from the boiler 48 to the steam expander 31, and the steam discharged from the steam expander 31 is converted into a heat exchanger 49. A part of the condensed water generated during secondary use is supplied via the steam trap 50. For example, when steam of about 0.8 MPaG is supplied from the boiler 48 to the steam expander 31 and steam of about 0.3 MPaG is discharged from the steam expander 31, the condensed water in the heat exchanger 49 is also about 0.3 MPaG. Has a pressure of Further, in the screw expander 31, the steam leaked through the labyrinth seal 38 is released to the atmosphere through the first communication hole 46, but due to the pressure loss of the first communication hole 45, The pressure is about 0.02 MPaG. That is, since the condensed water in the heat exchanger 49 has a pressure sufficiently higher than the pressure in the first seal space 42, the first seal space can be removed from the lubricating fluid supply flow path 45 without using a pump or the like. 42 can be supplied.

約0.3MPaGの凝縮水の温度は約144℃であり、この凝縮水が第1シール空間42に供給されることで、第1リップシール39とロータ軸35との間を潤滑して摩擦を低減すると共に、第1リップシール39の異常な温度上昇を防止する。これにより、第1リップシール39の摩耗を防止し、第1リップシール39による軸封を維持し、第2シール空間42の内圧を大気圧に維持して、封油空間43への蒸気や異物の侵入を防止できる。   The temperature of the condensed water of about 0.3 MPaG is about 144 ° C., and this condensed water is supplied to the first seal space 42 to lubricate and friction between the first lip seal 39 and the rotor shaft 35. While reducing, the abnormal temperature rise of the 1st lip seal 39 is prevented. As a result, wear of the first lip seal 39 is prevented, the shaft seal by the first lip seal 39 is maintained, the internal pressure of the second seal space 42 is maintained at atmospheric pressure, and steam and foreign matter to the sealed oil space 43 are maintained. Can be prevented from entering.

図5に、本発明の第3参考例のスクリュ流体機械であるスクリュ圧縮機51の高圧側の軸受け構造を示す。スクリュ圧縮機51は、ハウジング52に形成されたロータ室53にスクリュロータ54が収容され、スクリュロータ54のロータ軸55を、ハウジング52に保持された玉軸受56で回転可能に支持している。スクリュ圧縮機51では、スクリュロータ54と玉軸受56との間に、スクリュロータ54側から順に、ビスコシール(非接触シール)57、第1リップシール58および第2リップシール59が配設されている。第1リップシール58および第2リップシール59は、ロータ軸55に嵌装されたスリーブ60に摺接するようになっている。 FIG. 5 shows a bearing structure on the high pressure side of a screw compressor 51 which is a screw fluid machine of a third reference example of the present invention. In the screw compressor 51, a screw rotor 54 is accommodated in a rotor chamber 53 formed in a housing 52, and a rotor shaft 55 of the screw rotor 54 is rotatably supported by a ball bearing 56 held in the housing 52. In the screw compressor 51, a visco seal (non-contact seal) 57, a first lip seal 58, and a second lip seal 59 are disposed between the screw rotor 54 and the ball bearing 56 in order from the screw rotor 54 side. Yes. The first lip seal 58 and the second lip seal 59 are in sliding contact with the sleeve 60 fitted to the rotor shaft 55.

ハウジング32とロータ軸55との隙間は、ビスコシール57と第1リップシール58との間の第1シール空間と61と、第1リップシール58と第2リップシール59との間の第2シール空間62と、玉軸受56を包含する封油空間63とに分割されている。そして、ハウジング52には、第1シール空間51に潤滑水を供給する潤滑流体供給流路64と、第1シール空間51を大気開放する第1連通孔65と、第2シール空間52を大気開放する第2連通孔66とが形成されている。   The clearance between the housing 32 and the rotor shaft 55 is a first seal space 61 between the Bisco seal 57 and the first lip seal 58, and a second seal between the first lip seal 58 and the second lip seal 59. It is divided into a space 62 and an oil seal space 63 that includes a ball bearing 56. The housing 52 includes a lubricating fluid supply channel 64 that supplies lubricating water to the first seal space 51, a first communication hole 65 that opens the first seal space 51 to the atmosphere, and a second seal space 52 that opens to the atmosphere. The second communication hole 66 is formed.

ビスコシール57は、ロータ軸55に螺旋状に形成された突起からなり、ロータ軸55の回転によって、第1シール空間51に供給された潤滑水をロータ室53に向かってねじ送りして、潤滑水の流体圧によってロータ室53内に対象気体を封止するものである。   The visco seal 57 is formed of a spirally formed protrusion on the rotor shaft 55, and the lubricating water supplied to the first seal space 51 is screwed toward the rotor chamber 53 by the rotation of the rotor shaft 55 to lubricate the rotor shaft 55. The target gas is sealed in the rotor chamber 53 by the fluid pressure of water.

本参考例では、潤滑流体供給流路64を介して第1シール空間51に潤滑水を供給するので、ビスコシール57が液切れして対象気体が第1シール空間51に多量に漏出したり、第1リップシール58がスリーブ60にドライ接触して過熱し、急激に損耗することがない。 In this reference example , since the lubricating water is supplied to the first seal space 51 via the lubricating fluid supply flow path 64, the visco seal 57 runs out of liquid, and the target gas leaks into the first seal space 51 in a large amount. The first lip seal 58 is in dry contact with the sleeve 60 and overheats, and does not wear out rapidly.

図6に、本発明の1つの実施形態のスクリュ流体機械であるスクリュ圧縮機51aの高圧側の軸封構造を示す。本実施形態では、第3参考例と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態のスクリュ圧縮機51aにおいて、ビスコシール57aは、ロータ軸55に嵌装されたスリーブ67からなる。スリーブ67の内面には、螺旋状の溝が形成されており、ロータ軸55の回転によって潤滑水をロータ室53に向かって移動させる流体圧を生じさせるようになっている。 FIG. 6 shows a shaft seal structure on the high-pressure side of a screw compressor 51a which is a screw fluid machine of one embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the third reference example are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the screw compressor 51a of the present embodiment, the visco seal 57a includes a sleeve 67 fitted to the rotor shaft 55. A spiral groove is formed on the inner surface of the sleeve 67, and a fluid pressure that moves the lubricating water toward the rotor chamber 53 by the rotation of the rotor shaft 55 is generated.

本実施形態では、潤滑流体供給流路64が、スリーブ67の中央よりやや玉軸受56寄りの位置を貫通して形成された貫通孔67aと連通し、ビスコシール57aの途中に潤滑水を供給するようになっている。ビスコシール57aの中では、発生する流体圧がロータ室53に向かって連続的に上昇する。このため、貫通孔67aは、玉軸受56側からビスコシール57aの全長の2/3以内の位置であれば、スクリュ圧縮機51aが吐出した蒸気の凝縮水の圧力で、潤滑水をロータ軸55とスリーブ67との間に供給可能である。   In this embodiment, the lubricating fluid supply channel 64 communicates with a through hole 67a formed through a position slightly closer to the ball bearing 56 than the center of the sleeve 67, and supplies lubricating water in the middle of the visco seal 57a. It is like that. In the visco seal 57 a, the generated fluid pressure continuously rises toward the rotor chamber 53. For this reason, if the through hole 67a is located within 2/3 of the total length of the Bisco seal 57a from the ball bearing 56 side, the lubricating water is supplied to the rotor shaft 55 by the pressure of the condensed water of the steam discharged from the screw compressor 51a. And the sleeve 67 can be supplied.

本実施形態のように、ビスコシール57aの途中に潤滑水を供給すれば、ビスコシール57aの液切れが発生しない。また、第1シール空間51側に漏出した潤滑水は、第1リップシール58を潤滑および冷却するので、第1リップシール58の寿命短縮を防止できる。   If lubricating water is supplied in the middle of the Bisco seal 57a as in the present embodiment, the Visco seal 57a does not run out of liquid. Further, since the lubricating water leaked to the first seal space 51 side lubricates and cools the first lip seal 58, the life of the first lip seal 58 can be prevented from being shortened.

本発明の第1参考例のスクリュ圧縮機の概略断面図。The schematic sectional drawing of the screw compressor of the 1st reference example of this invention. 本発明の第2参考例のスクリュエキスパンダの軸受構造の断面図。Sectional drawing of the bearing structure of the screw expander of the 2nd reference example of this invention. 図2のスクリュエキスパンダの軸受け構造の部分切断斜視図。The partial cutaway perspective view of the bearing structure of the screw expander of FIG. 図2のスクリュエキスパンダを含むシステムの概略図。FIG. 3 is a schematic view of a system including the screw expander of FIG. 2. 本発明の第3参考例のスクリュ圧縮機の軸受構造の概略断面図。The schematic sectional drawing of the bearing structure of the screw compressor of the 3rd reference example of this invention. 本発明の実施形態のスクリュ圧縮機の軸受構造の概略断面図。The schematic sectional drawing of the bearing structure of the screw compressor of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…スクリュ圧縮機(スクリュ流体機械)
2…ハウジング
3…ロータ室
4…スクリュロータ
5…吸込流路
6…吐出流路
7…ロータ軸
9…軸受軸封空間
11…玉軸受
15…ラビリンスシール(非接触シール)
16…第1リップシール
16…第2リップシール
18…第1シール空間
19…第2シール空間
20…封油空間
22…第1連通路
22…第2連通路
24…軸封流体流路
1 ... Screw compressor (screw fluid machine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Housing 3 ... Rotor chamber 4 ... Screw rotor 5 ... Suction flow path 6 ... Discharge flow path 7 ... Rotor shaft 9 ... Bearing shaft sealing space 11 ... Ball bearing 15 ... Labyrinth seal (non-contact seal)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... 1st lip seal 16 ... 2nd lip seal 18 ... 1st seal space 19 ... 2nd seal space 20 ... Oil seal space 22 ... 1st communication path 22 ... 2nd communication path 24 ... Shaft seal fluid flow path

Claims (3)

ハウジングに形成したロータ室内に収容された雌雄咬合するスクリュロータにより対象気体を圧縮、または、前記対象気体の膨張力を回転力に変換するスクリュ流体機械において、
前記スクリュロータと前記スクリュロータのロータ軸の高圧側の軸受との間に、前記スクリュロータ側から順に、前記ロータ軸の回転力によって潤滑流体を前記ロータ室側に移動させる螺旋状の溝または突起を有する非接触シールと、第1リップシールとを配設し、
前記非接触シールと第1リップシールとの間の第1シール空間を前記第1リップシールの耐用圧力以下の空間に連通させる第1連通孔と、
前記螺旋状の溝または突起の途中に潤滑流体を供給して、前記第1シール空間に前記潤滑流体を供給する潤滑流体供給流路とを設けたことを特徴とするスクリュ流体機械。
In a screw fluid machine that compresses a target gas by a male and female screw rotor housed in a rotor chamber formed in a housing, or converts an expansion force of the target gas into a rotational force,
Between the high pressure side of the bearing of the rotor shaft of the screw rotor the screw rotor, wherein the screw rotor side in order, the helical grooves causing the lubricating fluid by the rotational force to move the rotor chamber side of the rotor shaft Alternatively, a non-contact seal having a protrusion and a first lip seal are disposed,
A first communication hole that communicates a first seal space between the non-contact seal and the first lip seal with a space equal to or lower than a working pressure of the first lip seal;
A screw fluid machine, comprising: a lubricating fluid supply channel for supplying a lubricating fluid into the spiral groove or projection and supplying the lubricating fluid to the first seal space.
前記第1リップシールと前記軸受との間に、第2リップシールを配設し、
前記第1リップシールと前記第2リップシールとの間の第2シール空間を略大気圧の低圧空間に連通させる第2連通孔を設けたことを特徴とする請求項に記載のスクリュ流体機械。
A second lip seal is disposed between the first lip seal and the bearing;
2. The screw fluid machine according to claim 1 , further comprising a second communication hole that communicates a second seal space between the first lip seal and the second lip seal to a low-pressure space having a substantially atmospheric pressure. .
前記対象気体は、蒸気であり、前記潤滑流体は前記対象気体の凝縮水であることを特徴とする請求項1または2に記載のスクリュ流体機械。 The target gas is steam, a screw fluid machine according to claim 1 or 2, wherein the lubricating fluid is characterized by a condensed water of the target gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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ITMI20100123A1 (en) * 2010-01-29 2011-07-30 Riem Service S R L SCREW COMPRESSOR WITH BUSH.
GB2477777B (en) * 2010-02-12 2012-05-23 Univ City Lubrication of screw expanders
JP5390478B2 (en) * 2010-07-01 2014-01-15 株式会社神戸製鋼所 Screw steam machine
JP5425009B2 (en) * 2010-07-21 2014-02-26 株式会社神戸製鋼所 Fluid machinery
WO2014054458A1 (en) * 2012-10-03 2014-04-10 株式会社神戸製鋼所 Screw compressor and compressing devices
US10451061B2 (en) * 2016-05-06 2019-10-22 Ingersoll-Rand Company Compressor having non-contact and contact seals
JP7325975B2 (en) * 2019-03-13 2023-08-15 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 open compressor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5564172A (en) * 1978-11-02 1980-05-14 Hitachi Ltd Oil thrower for hydraulic machinery
JPH03110138U (en) * 1990-02-26 1991-11-12
BE1010915A3 (en) * 1997-02-12 1999-03-02 Atlas Copco Airpower Nv DEVICE FOR SEALING A rotor shaft AND SCREW COMPRESSOR PROVIDED WITH SUCH DEVICE.
JP4559343B2 (en) * 2005-11-09 2010-10-06 株式会社神戸製鋼所 Screw compressor

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